Projeto e caracterização de uma mesa rígida para ensaios de vibração em equipamentos

Abstract

O aumento da confiabilidade em vasos de pressão se deu pela evolução tecnológica em projetos e processos produtivos. Os compressores de ar montados sobre o vaso de pressão geram carregamentos externos impostos, tais como as reações estáticas e cargas dinâmicas, que constituem esforços relevantes e devem ser considerados no projeto do vaso. A assertividade em projetos de vaso de pressão, por meio da medição mais robusta e confiável das cargas dinâmicas, proporciona uma diminuição nos riscos e garante uma maior segurança. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho foi projetar, construir e caracterizar uma mesa rígida com frequências naturais distantes das frequências de trabalho dos compressores de ar garantindo uma melhor precisão na medição das cargas geradas pelas máquinas girantes. Simulações numéricas para cálculo de frequências naturais foram realizadas para definir a melhor geometria e os materiais utilizados para fabricação da mesa rígida. Após construção da mesma, uma análise modal experimental foi realizada para caracterizar as frequências naturais da estrutura. Os resultados foram satisfatórios e as frequências naturais da mesa rígida ficaram dessintonizadas das frequências de operação dos compressores, proporcionando uma melhora na medição das cargas geradas. Para medição das cargas geradas pelos compressores são acopladas células de cargas triaxiais a mesa rígida. Destaca-se que essas cargas medidas na mesa projetada são utilizadas como dados de entrada em simulações numéricas dinâmicas aplicadas no projeto e desenvolvimento dos vasos de pressão e, portanto, os resultados assim obtidos são importantes para a previsão de falhas abruptas ou por fadiga.

Abstract: The increase in the reliability of pressure vessels was due to technological developments in projects and production processes. Air compressors mounted on the pressure vessel generate external loads, such as static reactions and dynamic loads, which affect relevant efforts and must be considered when designing the vessel. Assertiveness in pressure vessel designs, through the most robust and reliable measurement of dynamic loads, provides a reduction in risks and ensures greater safety. In this way, the main objective of this work was to design, build and characterize a rigid table with natural frequencies far from the working frequencies of the air compressors, ensuring better accuracy in measuring the loads generated by the rotating machines. Numerical simulations for calculating natural frequencies were performed to define the best geometry and the materials used to manufacture the rigid table. After its construction, an experimental modal analysis was performed to characterize the natural frequencies of the structure. The results were satisfactory and the natural frequencies of the rigid table were detuned of the operation frequencies of the compressors, providing an improvement in the measurement of the loads generated. To measure the loads generated by the compressors, triaxial load cells are attached to the rigid table. It is noteworthy that these measured loads on the designed table are used as input data in dynamic numerical simulations applied in the design and development of pressure vessels and, therefore, the results thus obtained are important for prediction of abrupt or fatigue failures.